(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒循環経路に圧縮機、凝縮器及び蒸発器を備える一方、前記圧縮機のための潤滑油が前記冷媒中に含まれ且つ前記冷媒が潤滑油に溶け込む性質を有してなる冷凍システムにおいて、
前記圧縮機と前記凝縮器との間の前記冷媒循環経路に設けられ、前記冷媒中から潤滑油の一部を分離するオイルセパレータと、
前記圧縮機と前記蒸発器との間の前記冷媒循環経路の部位と前記オイルセパレータとを接続し、前記オイルセパレータにて分離された潤滑油を前記冷媒循環経路に戻す還元経路と、
前記還元経路に設けられ、前記圧縮機に向かう前記潤滑油を冷却するオイルクーラと、
前記オイルクーラ内から前記オイルセパレータまでの前記還元経路の部位に確保され、前記冷凍システムが運転停止状態にあるとき、前記還元経路内にて貯留される前記潤滑油の油面の最上位レベルを決定する決定域と
を具備し、
前記決定域は、前記オイルセパレータよりも小径の管部により形成され、
前記還元経路は、前記オイルセパレータの下側に隣接して配置された密閉タンクと、この密閉タンク内に配置され、オイルセパレータ内に連通する一端及び密閉タンク内にて上向きに開口する他端を有した決定域としてのＪ字管と、密閉タンクの底とオイルクーラとを接続する油管とを含むことを特徴とする冷凍システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷媒を使用する冷凍システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
通常、冷凍システムの冷媒には圧縮機の潤滑をなすために潤滑油が含まれているが、冷媒中の潤滑油は冷媒とともに循環すると、冷凍システムの冷凍効率を低下させる。それ故、この種の冷凍システムにあっては、圧縮機内又はその下流の冷媒循環経路中にオイルセパレータを備え、このオイルセパレータは圧縮機から吐出された冷媒中から潤滑油の一部を分離し、そして、分離した潤滑油をオイル貯留部に一旦貯め込んだ後、圧縮機に吸入される冷媒又は圧縮機内の冷媒中に戻すようにしている。
【０００３】
一方、上述の冷媒は上述の潤滑油に溶け込み易い性質を有し、この性質は冷媒の温度が低い状態にて顕著になることがある。
このため、冷凍システムの運転が長期に亘って停止した状態、つまり、冷媒が長期に亘り低温状態に保持されると、オイル貯留部内の潤滑油中への冷媒の溶け込みが促進され、冷媒循環経路内における冷媒の残存量に不足が生じる。
【０００４】
このような冷媒不足を防止するには、冷凍システムの運転停止時、オイル貯留部内の潤滑油をヒータにより加熱する（特許文献１）、或いは、オイルセパレータとオイル貯留部との間に電磁弁を配置し、冷媒と潤滑油との接触を避けること（特許文献２）等が考えられる。
【特許文献１】特開平05-312418号公報
【特許文献２】特開2002-286302号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、ヒータや電磁弁は冷凍システムの構成を複雑化するばかりでなく、特にヒータの使用は地球環境保護の一環として進められている省エネ対策に逆行する。
本発明は上述の事情に基づいてなされたもので、その目的とすることは簡単な構成にして潤滑油中への冷媒の溶け込みを防止することができる冷凍システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述の目的を達成するため、本発明は、冷媒循環経路に圧縮機、凝縮器及び蒸発器を備える一方、圧縮機のための潤滑油が冷媒中に含まれ冷媒が潤滑油に溶け込む性質を有してなる冷凍システムにおいて、本発明の冷凍システムは、圧縮機と凝縮器との間の冷媒循環経路に設けられ、冷媒中から潤滑油の一部を分離するオイルセパレータと、圧縮機と蒸発器との間の冷媒循環経路の部位とオイルセパレータとを接続し、オイルセパレータにて分離された潤滑油を冷媒循環経路に戻す還元経路と、この還元経路に設けられ、圧縮機に向かう潤滑油を冷却するオイルクーラと、このオイルクーラ内からオイルセパレータまでの還元経路の部位に確保され、冷凍システムが運転停止状態にあるとき、還元経路内にて貯留される潤滑油の油面の最上位レベルを決定する決定域と備えており、この決定域は、オイルセパレータよりも小径の管部により形成され、還元経路は、オイルセパレータの下側に隣接して配置された密閉タンクと、この密閉タンク内に配置され、オイルセパレータ内に連通する一端及び密閉タンク内にて上向きに開口する他端を有した決定域としてのＪ字管と、密閉タンクの底とオイルクーラとを接続する油管とを含んでいる（請求項１）。
【０００７】
上述した請求項１の冷凍システムによれば、その運転停止状態にあるとき、還元経路の密閉タンク内に貯留される潤滑油の油面の最上位レベルを決定する決定域がオイルセパレータより小径のＪ字管により形成されているので、冷媒に対する油面の接触面積は小さく、潤滑油中への冷媒の溶け込みが抑制される。
この場合、密閉タンク及びＪ字管はオイルセパレータと一体化できるから、省スペース化が達成され、シンプルな冷凍サイクルが提供される。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１の冷凍システムの潤滑油還元装置は、冷凍システムが運転停止状態にあるとき、還元経路の密閉タンク内に貯留される潤滑油の最上位の油面が何れもオイルセパレータよりも小径のＪ字管内に位置付けられているので、冷媒に対する油面の接触面積を簡単な構成にして小さくでき、潤滑油への冷媒の溶け込み量を効果的に低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１は冷凍システムの基本構成を概略的に示す。
冷凍システムは冷媒循環経路２を備え、この冷媒循環経路２には例えば冷媒として、潤滑油を含んだアンモニア冷媒（以下、単に冷媒と称する）が封入されている。冷媒循環経路２には圧縮機４、凝縮器６、電子膨脹弁８及び蒸発器１０が順次配置され、圧縮機４は例えば電動モータ１２により駆動され、冷媒循環経路２内にて冷媒を循環させる。
【００１２】
冷凍システムはオイルセパレータ２４及び還元経路２６を更に含んでいる。このオイルセパレータ２４は、図１から明らかなように圧縮機４と凝縮器６との間の冷媒循環経路２の部位に配置され、圧縮機４が吐出した冷媒中から潤滑油の一部を分離し、分離後の冷媒を凝縮器６に向けて供給する一方、分離された潤滑油を還元経路２６に排出する。この還元経路２６はオイルセパレータ２４と圧縮機４よりも上流の冷媒循環経路２の部位とを接続し、オイルセパレータ２４にて分離された潤滑油を冷媒循環経路２に戻す。
【００１３】
より詳しくは、還元経路２６にはオイルセパレータ２４側からオイルクーラ２８及び流量調整弁３０が順次配置されている。オイルクーラ２８はオイルセパレータ２４の下流に位置付けられ、還元経路２６を通じてオイルセパレータ２４にて分離された潤滑油を受取り、この潤滑油を冷却した後、流量調整弁３０に向けて排出する。流量調整弁３０はオイルクーラ２８から冷媒循環経路２への潤滑油の戻り流量を調整する。
【００１４】
参考例１の冷凍システムの場合、還元経路２６は、オイルセパレータ２４とオイルクーラ２８との間に配置された密閉タンク３４と、この密閉タンク３４の側壁下部とオイルセパレータ２４の底とを接続する上側油管３６と、密閉タンク３４の底とオイルクーラ２８とのを接続する下側油管３８とを含み、上側油管３６はオイルセパレータ２４よりも小径の内径を有する。より詳しくは、上側油管３６はオイルセパレータ２４内に確保された冷媒の分離流路よりも小さな流路断面積を有する。
【００１５】
そして、冷凍システムが運転停止状態にあって、オイルセパレータ２４にて分離された潤滑油が還元経路２６内にて貯留されたとき、この貯留潤滑油における油面の最上位レベルＸは上側油管３６内に位置付けられる。これを換言すれば、潤滑油貯留手段を構成する密閉タンク３４の内容積は、冷媒循環経路２内への潤滑油の必要封入量に従い、冷凍システムが運転停止状態にあるとき、油面の最上位レベルＸが上側油管３６内に維持されるべく設定されている。
【００１６】
なお、参考例１の場合、上流油管３６は密閉タンク３４の側面下部に接続され、図２中、参照符号４０は、密閉タンク３４内の油面を視認可能とする窓である。
上述の参考例１の場合、冷凍システムが運転停止した状態にあるとき、還元経路２６内に貯留される潤滑油はその油面の最上位レベルＸが上側油管３６内に位置付けられているので、冷媒に接する油面の接触面積を小さくすることができ、潤滑油への冷媒の溶け込み、所謂、冷媒の寝込みを抑制することができる。
【００１７】
しかも、冷媒が寝込んだ潤滑油はその比重が軽くなるため、冷媒濃度の高い潤滑油は油面の最上位レベルＸの近傍に集中し、この結果、最上位レベルＸの近傍における潤滑油の冷媒濃度はその飽和濃度に直ちに到達する。この結果、この後、油面からの冷媒の更なる寝込みは阻止され、冷媒の寝込みを確実に阻止することができる。
更に、上流油管３６の下流に位置する密閉タンク３４は、還元経路２６内の運転状態により、その内部の油量が変動を受けても、上流油管３６内での最上位レベルＸの油面の変動は小さく、最上位レベルＸを安定して上流油管３６内に維持させることができる。
【００１８】
それ故、冷凍システムの運転が長期に亘って停止される状態を生じるとしても、冷媒循環経路２中への冷媒の封入量を増加させる必要もなく、また、上述した冷媒の寝込み防止は油面の最上位レベルＸを上側油管３６内に位置付けるだけの構成で達成されることから、還元経路２６の構成が複雑化するものでもないし、また、ヒータによる加熱も不要であるため、その消費エネルギを増加させるものでもなく、省エネ対策との両立をも図ることができる。
【００１９】
また、図２及び図３は参考例２，３としての冷凍システムの一部をそれぞれ示す。
図２における参考例２の冷凍システムの場合、潤滑油貯留手段は、オイルセパレータ２４の下方に少なくとも一部が配置されたオイルクーラ２８と、このオイルクーラ２８とオイルセパレータ２４とを接続する上側油管３６とから実現されており、この場合、油面の最上位レベルＸは上側油管３６内に設定されるか、又は、オイルクーラ２８内を延びる小径の油管内に設定されている。
【００２０】
参考例２の場合、オイルクーラ２８が参考例１の密封タンクを兼ねることから、この密封タンクの省略が可能となる分、コストの削減や省スペース化に好適する。
一方、図３における参考例３の冷凍システムの場合、上側油管３６の下部が上側油管３６と同様な小径の管からなる可撓性を有したコイル状管４２に形成され、このコイル状管４２は前述した密閉タンク３４と同様な機能を発揮する一方、密閉タンク３４に比べて、そのレイアウトに制約を受けない利点を有する。
【００２１】
図４は、前述した参考例１〜３の冷凍システムを前提とした一実施例の冷凍システムの一部、即ち、還元経路２６の周辺を示す。
一実施例の場合、還元経路２６は、オイルセパレータ２４の下側に隣接した密閉タンク４４を含み、この密閉タンク４４及びオイルセパレータ２４は仕切壁４６を介して相互に分離されている。即ち、仕切壁４６は、密閉タンク４４の上壁及びオイルセパレータ２４の底壁を形成している。密閉タンク４４内には上側油管３６と同様に内径の小さなＪ字管４８が配置され、このＪ字管４８は仕切壁４６にてオイルセパレータ２４内に連通する一端４８ａと、密閉タンク４４内、即ち、その一端よりも下方に位置し且つ上方に向けて開口した他端４８ｂとを有し、前述した油面の最上位レベルＸはＪ字管４８内に位置付けられる。なお、密閉タンク４４の底からは油管５０が延び、この油管５０がオイルクーラ２８に接続されている。
【００２２】
図４の一実施例の場合、オイルセパレータ２４にて冷媒中から分離された潤滑油はＪ字管４８内を通じて密閉タンク４４内に流入し、そして、密閉タンク４４から油管５０を通じてオイルクーラ２８に供給される。図４の場合にも、上述したＪ字管４８は前述した上側油管３６と同様に、冷凍システムが運転停止した状態にあるとき、その内部にオイルセパレータ２４側の冷媒と接する油面の最上位レベルＸを位置付ける。
【００２３】
一実施例の密閉タンク４４及びＪ字管４８は参考例１の密閉タンク３４及び上側油管３６に相当するものであるが、一実施例の場合には、密閉タンク４４及びＪ字管４８がオイルセパレータ２４と一体化されているため、その分、シンプルな冷凍システムが得られる。
最後に、本発明の冷凍システムは、ブラインを使用する他の形式の冷凍システムにも同様に適用でき、また、その冷媒もまたアンモニア冷媒に限られるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】参考例１の冷凍システムの概略図である。
【図２】参考例２の冷凍システムの一部を示した図である。
【図３】参考例３の冷凍システムの一部を示した図である。
【図４】一実施例の冷凍システムの一部を示した図である。
【符号の説明】
【００２５】
２              冷媒循環経路
４              圧縮機
６              凝縮器
２４            オイルセパレータ
２６            還元経路
２８            オイルクーラ
３４            密閉タンク
３６            上側油管（管部）
４２            コイル状管
４４            密閉タンク
４６            仕切壁
４８            Ｊ字管
５０            油管
Ｘ              油面の最上位レベル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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